资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置及处理方法与流程

1.本发明属于工业污水处理技术领域，涉及一种资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置和处理方法，尤其涉及一种适用于氨氮、总磷、氟化物含量高、酸度大的废水处理的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置和处理方法。

背景技术：

2.工业中用硫酸、硝酸或盐酸分解磷矿制得的磷酸统称为湿法磷酸，而用硫酸分解磷矿是最常用的磷酸制备工艺。硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性的硫酸钙结晶，如反应式(1)所示：

3.ca5f(po4)3+5h2so4+5nh2o＝3h3po4+5caso4·

nh2o

↓

+hf

????

(1)

4.湿法磷酸虽然经济有效，但是会产生第二类工业固体废物磷石膏，造成严重的环境污染。每生产1吨磷酸产品时(以p2o5为标准)，约产生5吨磷石膏废渣。磷石膏的主要成分为二水硫酸钙(caso4·

2h2o)，并含有少量的cao和微量的重金属离子及放射性元素，及未分解的磷矿粉、p2o5和游离酸等杂质。据统计磷石膏全球累计排放约60亿t，并以1.5亿t/年的速率增加。湿法工艺堆置的磷石膏不仅占用大量的土地，而且经雨水的冲刷、淋溶，产生的渗滤液具有ph值低、腐蚀性强、总磷浓度高等特点。渗滤液中的可溶性磷、氨氮、氟、重金属等杂质易于迁移到周围的土壤、水体、大气环境中，会造成环境污染。

5.国内外学者针对磷石膏及磷石膏堆库渗滤液有害物质处理进行了系统研究。battistoni等采用膜过滤工艺预处理磷石膏渗滤液，在ph＝6.7时，氟化物与磷酸根的去除率分别为96％和80％。orescanin等利用草木灰处理磷石膏渗滤液中氟化物、磷酸根、重金属等有害物质，通过草木灰将调整ph＝7时，氟化物及重金属去除率可达98％；ph＝9时磷酸盐去除率可达96％。ammar等通过有机配位体(如柠檬酸盐)控制水环境中磷石膏内重金属离子释放，达到降低渗滤液污染的目的。ricardo等通过ca(oh)2溶液提高酸性磷石膏渗沥液ph值，使磷酸盐、重金属和氟化物的去除率分别达到100％、100％和90％。上述的处理方法对磷酸盐、硫酸盐、氟化物、重金属离子具有良好的去除效果，但是其存在高成本、生成的泥渣量大、氨氮去除率低等不足，限制了其在工业规模磷石膏渗滤液处理的应用。

技术实现要素：

6.为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种n、p、f元素分开沉淀析出，无固体废弃物产生以及可达到资源化回收利用目的的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置和处理方法。

7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

8.一种资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，其特征在于：所述资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置包括集水池、自控加药系统、混合沉降系统、清水池以及产物排出系统；所述集水池上设置有与集水池相贯通的进水口；所述集水池通过混合沉降系统与清水池相贯通；所述清水池接入混合沉降系统；所述清水池上设置有与清水池相贯通的出水口；所述

自控加药系统以及产物排出系统分别与混合沉降系统相贯通。

9.作为优选，本发明所采用的混合沉降系统包括第一ph计、第二ph计、第三ph计、第四ph计、第五ph计、第一反应池、第一竖流斜板沉淀池、第二反应池、第二竖流斜板沉淀池、第三反应池、第一絮凝池、第三竖流斜板沉淀池、第四反应池、第四竖流斜板沉淀池、第六反应池以及第七反应池；所述集水池通过第一反应池与第一竖流斜板沉淀池相贯通；所述第一竖流斜板沉淀池的顶部通过第二反应池与第二竖流斜板沉淀池相贯通；所述第二竖流斜板沉淀池的顶部通过第三反应池和第一絮凝池与第三竖流斜板沉淀池相贯通；所述第三竖流斜板沉淀池的顶部通过第四反应池与第四竖流斜板沉淀池相贯通；所述第四竖流斜板沉淀池的顶部通过第六反应池和第七反应池与清水池相贯通；所述清水池接入第三反应池；所述第一竖流斜板沉淀池的底部、第二竖流斜板沉淀池的底部、第三竖流斜板沉淀池的底部以及第四竖流斜板沉淀池的底部分别接入产物排出系统；所述自控加药系统分别接入第一反应池、第二反应池、第三反应池、第一絮凝池、第四反应池、第六反应池以及第七反应池中；所述第一ph计伸入第一反应池中；所述第二ph计伸入第二反应池中；所述第三ph计伸入第三反应池中；所述第四ph计伸入第四反应池中；所述第五ph计伸入第六反应池中。

10.作为优选，本发明所采用的自控加药系统包括石灰加药罐、氢氧化钠加药罐、pam加药罐、硫酸加药罐以及次氯酸钠加药罐；所述石灰加药罐分别接入第一反应池、第二反应池以及第四反应池中；所述氢氧化钠加药罐接入第三反应池中；所述pam加药罐接入第一絮凝池中；所述硫酸加药罐接入第六反应池中；所述次氯酸钠加药罐接入第七反应池中。

11.作为优选，本发明所采用的产物排出系统包括第一污泥池、第二污泥池、第三污泥池以及第四污泥池；所述第一污泥池与第一竖流斜板沉淀池的底部相贯通；所述第二污泥池与第二竖流斜板沉淀池的底部相贯通；所述第三污泥池与第三竖流斜板沉淀池的底部相贯通；所述第四污泥池与第四竖流斜板沉淀池的底部相贯通。

12.作为优选，本发明所采用的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置还包括设置在清水池内部的水质分析仪。

13.一种基于如前所述的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置对磷石膏渗沥液的处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

14.1)将酸性磷石膏堆场渗沥液输送至集水池中；

15.2)将集水池中的渗沥液输送至第一反应池中，同时采用第一ph计实时监测第一反应池中ph值，并根据第一ph计的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐向第一反应池(13)中投加石灰直至渗沥液的ph＝3.0

?

3.5，并得到含有固体沉淀的渗沥液；

16.3)将步骤2)得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第一竖流斜板沉淀池，得沉淀物质以及上清液；将沉淀物质通过立式离心泵收集于第一污泥池，上清液进入步骤4)；

17.4)将步骤3)中上清液输送至第二反应池，通过第二ph计实时监测第二反应池中ph值，并根据第二ph计的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐向第二反应池投加石灰直至溶液ph＝6

?

6.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；

18.5)将步骤4)得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第二竖流斜板沉淀池，得沉淀物质以及上清液，将沉淀物质通过立式离心泵收集于第二污泥池，上清液进入步骤6)；

19.6)将步骤5)中上清液输送至第三反应池中，采用第三ph计实时监测第三反应池中ph值，并根据第三ph计的实时监测所得到的ph值控制氢氧化钠加药罐向第三反应池投加氢

氧化钠直至溶液ph＝8.5

?

9.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；

20.7)将步骤6)得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第一絮凝池，通过pam加药罐向第一絮凝池中投加pam药剂使固体沉淀团聚，得到含有固体沉淀的渗沥液；

21.8)将步骤7)得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第三竖流斜板沉淀池，得沉淀物质以及上清液，沉淀物质通过立式离心泵收集于第三污泥池，上清液进入步骤9)；

22.9)将步骤8)中上清液输送至第四反应池，采用第四ph计实时监测第四反应池中ph值，并根据第四ph计的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐向第四反应池投加石灰直至溶液ph＝11.5

?

12.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；

23.10)将步骤9)中含有固体沉淀的渗沥液输送至第四竖流斜板沉淀池，得沉淀物质以及上清液，沉淀物质通过立式离心泵收集于第四污泥池，上清液进入步骤11)；

24.11)将步骤10)得到的上清液输送至第六反应池，采用第五ph计实时监测第六反应池中ph值，并根据第五ph计的实时监测所得到的ph值控制硫酸加药罐向第六反应池中投加硫酸直至溶液ph＝6

?

9；

25.12)将步骤11)中的上清液输送至第七反应池，判断第七反应池中的上清液的氨氮是否超出排放标准，若是，则通过次氯酸钠加药罐向第七反应池中投加次氯酸钠直至第七反应池中的上清液的氨氮达到排放标准后通过出水口外排；若否，则进行步骤13)；

26.13)将步骤12)中溶液输送至清水池，通过水质分析仪实时监测清水池中溶液中磷酸盐是否达到外排标准；若磷酸盐超标，则溶液输送至第三反应池中重复步骤6)至步骤12)直至磷酸盐达到外排标准后通过出水口外排；若磷酸盐达到外排标准，则直接通过出水口外排。

27.作为优选，本发明所采用的步骤1)中酸性磷石膏堆场渗沥液中氨氮含量为100

?

500mg/l，磷酸盐含量为4000

?

10000mg/l，氟离子含量为100

?

2000mg/l，镁离子含量为500

?

1500mg/l。

28.作为优选，本发明所采用的步骤2)中将集水池中的渗沥液输送至第一反应池中的反应时间是15

?

30min；所述步骤4)中将步骤3)中上清液输送至第二反应池中的反应时间是15

?

30min；所述步骤6)中将步骤5)中上清液输送至第三反应池中的反应时间是10

?

15min；所述步骤9)中将步骤8)中上清液输送至第四反应池中固定反应时间是10

?

15min。

29.作为优选，本发明所采用的步骤3)中第一竖流斜板沉淀池的表面负荷为0.5

?

0.8m3/m2·

h；所述步骤5)中第二竖流斜板沉淀池的表面负荷为0.5

?

0.8m3/m2·

h；所述步骤8)中第三竖流斜板沉淀池的表面负荷是0.7

?

1.0m3/m2·

h；所述步骤10)中第四竖流斜板沉淀池的表面负荷是0.6

?

0.9m3/m2·

h。

30.作为优选，本发明所采用的步骤7)中pam用量是在100m3/h渗沥液中加入2.4kg pam；所述步骤11)中硫酸质量分数为98％；所述步骤12)中次氯酸钠投加量与步骤11)中的上清液的氨氮的摩尔比为nclo

?

：nnh

4+

＝2.5：1。

31.与现有技术相比，本发明方法的有点和有益效果如下：

32.本发明提供了一种资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置包括集水池、自控加药系统、混合沉降系统、清水池以及产物排出系统；集水池上设置有与集水池相贯通的进水口；集水池通过混合沉降系统与清水池相贯通；清水池接入混合沉降系统；清水池上设置有与清水池相贯通的出水口；自控加药系统以及产物排出系统分别与混合沉降系统相贯通。本

发明是针对现有磷石膏堆库渗沥液处理过程中，泥渣量大、氨氮去除率低、多种物质共沉淀的现象，提供一种n、p、f元素分开沉淀析出，无固体废弃物产生的磷石膏堆库渗沥液资源化处理的装置及方法，本发明可以将渗沥液中的n、p、f元素以磷酸铵镁、磷酸钙、磷酸氢钙、氟化钙形式分类沉淀出来，达到资源化回收利用的目的。本发明不仅能使渗沥液中残余的各离子浓度达到《污水综合排放标准》(gb8978

?

1996)一级标准(其中nh4?

n<5mg/l、tp<0.5mg/l、f

?

<5mg/l)，而且在不提升药剂成本的情况将沉淀物分类沉淀，有效回收利用。相较于传统的共沉淀过程，形成混合废弃沉淀物，导致沉淀物不能分离，不能进行后续的资源化利用，而本发明处理装置和处理方法既不改变药剂添加量也不改变药剂的加药形式，在不增加处理药剂成本的情况下可以将渗沥液中的n、p、f元素以磷酸铵镁、磷酸钙、磷酸氢钙、氟化钙形式分类沉淀出来，达到资源化回收利用的目的。本发明具有以下优点：

33.1)废水经处理后，污水中nh4?

n<5mg/l、tp<0.5mg/l、f

?

<5mg/l达到《污水综合排放标准》gb8978

?

1996一级排放标准；

34.2)通过cao与naoh调控磷石膏堆库渗滤液至特定ph值，有利于渗滤液中氨氮、总磷、f

?

、mg

2+

等离子的回收，每吨磷酸渗滤液可回收21.9kgⅱ型饲料级磷酸氢钙、11kg纯度46％磷酸铵镁、8.6kg纯度31％萤石，具有重要的经济价值；

35.3)本发明的工艺方法绿色环保，不产生对环境有害的物质，无废渣排出；

36.4)本发明的装置结构简单，便于后期放大。

附图说明

37.图1是本发明所提供的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置的结构示意图；

38.图2是通过cao将渗沥液调至ph＝3.0时渗沥液中离子浓度变化；

39.图3是通过cao将渗沥液调至ph＝6.2时渗沥液中离子浓度变化；

40.图4是通过naoh将渗沥液调至ph＝8.5时渗沥液中离子浓度变化；

41.图5是通过cao将渗沥液调至ph＝12.5时渗沥液中离子浓度变化；

42.其中：

[0043]1?

石灰加药罐；2

?

氢氧化钠加药罐；3

?

pam加药罐；4

?

硫酸加药罐；5

?

次氯酸钠加药罐；6

?

第一ph计；7

?

第二ph计；8

?

第三ph计；9

?

第四ph计；10

?

第五ph计；11

?

水质分析仪；12

?

集水池；13

?

第一反应池；14

?

第一竖流斜板沉淀池；15

?

第二反应池；16

?

第二竖流斜板沉淀池；17

?

第三反应池；18

?

第一絮凝池；19

?

第三竖流斜板沉淀池；20

?

第四反应池；21

?

第四竖流斜板沉淀池；22

?

第六反应池；23

?

第七反应池；24

?

清水池；25

?

第一污泥池；26

?

第二污泥池；27

?

第三污泥池；28

?

第四污泥池。

具体实施方式

[0044]

如图1所示，本发明提供了一种资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，包括：进出水及自控加药系统、混合沉降系统和产物排出系统；进出水及自控加药系统与混合沉降系统连接，用于向混合沉降系统加入渗沥液、药剂及排出处理后的渗沥液；产物排出系统与混合沉降系统连接，用于收集混合沉降系统生成的固体沉淀；进出水及自控加药系统包括石灰加药罐1、氢氧化钠加药罐2、pam加药罐3、硫酸加药罐4、次氯酸钠加药罐5、第一ph计6、第二ph计7、第三ph计8、第四ph计9、第五ph计10、水质分析仪11、集水池12、第六反应池22、第

七反应池23和清水池24；集水池12用于收集渗沥液，并将渗沥液输送至后续反应池；第一ph计6、第二ph计7、第四ph计9一端分别与第一反应池13、第二反应池15、第四反应池20连接，实时测量渗沥液的ph值，另一端与石灰加药罐1连接，控制石灰加药量，调节渗沥液ph；第三ph计8一端与第三反应池17连接，实时测量渗沥液的ph值，另一端与氢氧化钠加药罐2连接，控制氢氧化钠加药量，调节渗沥液ph；第五ph计10一端与第六反应池22连接，实时测量渗沥液的ph值，另一端与硫酸加药罐4连接，控制硫酸加药量，调节渗沥液ph，使渗沥液ph值达到排放水平；pam加药罐3与第一絮凝池18相连，投加pam(聚丙烯酰胺)药剂使生成的沉淀物快速沉降，以便沉淀物收集；次氯酸钠加药罐5与第七反应池23连接，投加次氯酸钠，避免因突发状况导致出水氨氮超标；水质分析仪11与清水池24连接，在线监测处理后的渗沥液氨氮、总磷是否达到排放标准；清水池24一方面与第四反应池20连接，使磷超标的渗沥液循环继续反应，另一方面，用于收集达标排放的渗沥液，使达标后的渗沥液外排。

[0045]

混合沉降系统包括第一反应池13、第一竖流斜板沉淀池14、第二反应池15、第二竖流斜板沉淀池16、第三反应池17、第一絮凝池18、第三竖流斜板沉淀池19、第四反应池20和第四竖流斜板沉淀池21；第一反应池13一方面作为石灰与渗沥液反应场地，生成固体沉淀，另一方面，将含有沉淀物的渗沥液输送至第一竖流斜板沉淀池14；第一竖流斜板沉淀池14一方面作为固体沉降场所，另一方面，将澄清渗沥液输送至第二反应池15；第二反应池15一方面作为石灰与渗沥液反应场地，生成固体沉淀，另一方面，将含有沉淀物的渗沥液输送至第二竖流斜板沉淀池16；第二竖流斜板沉淀池16一方面作为固体沉降场所，另一方面，将澄清渗沥液输送至第三反应池17；第三反应池17一方面作为氢氧化钠与渗沥液反应场地，生成固体沉淀，另一方面，将含有沉淀物的渗沥液输送至第一絮凝池18；第一絮凝池18一方面使固体沉降快速沉降，另一方面，将澄清渗沥液输送至第三竖流斜板沉淀池19；第三竖流斜板沉淀池19一方面作为固体沉降场所，另一方面，将澄清渗沥液输送至第四反应池20；第四反应池20一方面作为石灰与渗沥液反应场地，生成固体沉淀，另一方面，将含有沉淀物的渗沥液输送至第四竖流斜板沉淀池21；第四竖流斜板沉淀池21一方面作为固体沉降场所，另一方面，将澄清渗沥液输送至下级反应，使渗沥液达到排放标准。

[0046]

产物排出系统包括第一污泥池25、第二污泥池26、第三污泥池27、第四污泥池28；第一污泥池25通过立式离心泵与第一竖流斜板沉淀池14连接，收集第一竖流斜板沉淀池14沉降的固体沉淀；第二污泥池26通过立式离心泵与第二竖流斜板沉淀池16连接，收集第二竖流斜板沉淀池16沉降的固体沉淀；第三污泥池27通过立式离心泵与第三竖流斜板沉淀池19连接，收集第三竖流斜板沉淀池19沉降的固体沉淀；第四污泥池28通过立式离心泵与第四竖流斜板沉淀池21连接，收集第四竖流斜板沉淀池21沉降的固体沉淀。

[0047]

另一方面，本发明还提供了一种基于资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置对磷石膏堆场渗沥液进行资源化回收的工艺，方法包括如下步骤：

[0048]

1)将含有一定浓度磷酸根、氨氮、氟离子、镁离子的酸性磷石膏堆场渗沥液，输送至集水池12中；

[0049]

2)将步骤1)渗沥液输送至第一反应池13，同时采用第一ph计6实时监测第一反应池13中ph值，并根据第一ph计6的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐1向第一反应池13中投加石灰直至渗沥液的ph＝3.0

?

3.5，并得到含有固体沉淀的渗沥液；

[0050]

3)将步骤2)中含有固体沉淀的渗沥液输送至第一竖流斜板沉淀池14，沉淀物质通

过立式离心泵收集于第一污泥池25，上清液进入下一步；

[0051]

4)将步骤3)中上清液输送至第二反应池15，通过第二ph计7实时监测第二反应池15中ph值，并根据第二ph计7的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐1向第二反应池15投加石灰直至溶液ph＝6

?

6.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；

[0052]

5)将步骤4)中含有固体沉淀的渗沥液输送至第二竖流斜板沉淀池16，沉淀物质通过立式离心泵收集于第二污泥池26，上清液进入下一步；

[0053]

6)将步骤5)中上清液输送至第三反应池17，采用第三ph计8实时监测第三反应池17中ph值，并根据第三ph计8的实时监测所得到的ph值控制氢氧化钠加药罐2向第三反应池17投加氢氧化钠直至溶液ph＝8.5

?

9.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；

[0054]

7)将步骤6)中含有固体沉淀的渗沥液输送至第一絮凝池18，pam加药罐3投加pam药剂使固体沉淀团聚，得到含有固体沉淀的渗沥液；

[0055]

8)将步骤7)中含有固体沉淀的渗沥液输送至第三竖流斜板沉淀池19，沉淀物质通过立式离心泵收集于第三污泥池27，上清液进入下一步；

[0056]

9)将步骤8)中上清液输送至第四反应池20，采用第四ph计9实时监测第四反应池20中ph值，并根据第四ph计9的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐1向第四反应池20投加石灰直至溶液ph＝11.5

?

12.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；

[0057]

10)将步骤9)中含有固体沉淀的渗沥液输送至第四竖流斜板沉淀池21，沉淀物质通过立式离心泵收集于第四污泥池28，上清液进入下一步；

[0058]

11)将步骤10)中上清液第六反应池22，采用第五ph计10实时监测第六反应池22中ph值，并根据第五ph计10的实时监测所得到的ph值控制硫酸加药罐4向第六反应池22中投加硫酸直至溶液ph＝6

?

9；

[0059]

12)将步骤11)中上清液输送至第七反应池23，判断第七反应池23中的上清液的氨氮是否超出排放标准，若是，则通过次氯酸钠加药罐5向第七反应池23中投加次氯酸钠直至第七反应池23中的上清液的氨氮达到排放标准后通过出水口外排；若否，则进行步骤13)；

[0060]

13)将步骤12)中溶液输送至清水池24，通过水质分析仪11实时监测清水池24中溶液中磷酸盐是否达到外排标准；若磷酸盐超标，则溶液输送至第三反应池17中重复步骤6)至步骤12)直至磷酸盐达到外排标准后通过出水口外排；若磷酸盐达到外排标准，则直接通过出水口外排。

[0061]

其中：

[0062]

步骤1)磷石膏堆场渗沥液中氨氮含量为100

?

500mg/l，磷酸盐含量为4000

?

10000mg/l，氟离子含量为100

?

2000mg/l，镁离子含量为500

?

1500mg/l。

[0063]

步骤2)渗沥液反应时间为15

?

30min。h3po4为三元酸，其共轭酸碱对依次为h3po4与h2po4?

、h2po4?

与hpo

42

?

、hpo

42

?

与po

43

?

，因此，h3po4、h2po4?

、hpo

42

?

与po

43

?

的分布系数依次为δ3、δ2、δ1、δ0。以1lph＝2.3、氨氮＝0.03mol/l(423mg/l)、磷酸盐＝0.176mol/l(5450mg/l)、镁离子＝0.053mol/l(1270mg/l)、氟离子＝0.1mol/l(1910mg/l)的渗沥液为例，在ph＝3.0

?

3.5时，δ3＝0.09891，δ2＝0.90099，δ1＝0.00011，δ0＝0；水中ch3po4＝0.0174mol/l，nh2po4?

＝0.1584mol/l，nca

2+

＝0.0108mol/l，nf

?

＝0.1mol/l；k[cah2po

42

]＝nh2po4?2*nca

2+

＝2.71*10

?4＜k

sp

[cah2po

42

]＝4.59*10

?3，k[cahpo4]＝nhpo

42

?

*nca

2+

＝2.08*10

?7＞k

sp

[cahpo4]＝1.0*10

?7，k[caf2]＝n(f

?

)2*nca

2+

＝1.08*10

?4＞k

sp

[caf2]＝2.7

×

10

?

11

，因k

sp

[caf2]<<k

sp

[cahpo4]，所以步骤2)中生成的固体沉淀主要为caf2沉淀，其浓度变化如附图2所示，ph＝3.0时，氨氮＝402mg/l、磷酸盐＝5120mg/l、镁离子＝1160mg/l、氟离子＝593mg/l，沉淀物的组成如表1所示，可获得纯度31％萤石。

[0064]

表1

[0065][0066]

步骤3)中第一竖流斜板沉淀池14的表面负荷为0.5

?

0.8m3/m2·

h，第一污泥池25中沉淀物经压滤后含水率为54％。

[0067]

步骤4)渗沥液反应时间为15

?

30min。在ph＝6.0

?

6.5时，δ3＝0，δ2＝0.82426，δ1＝0.17569，δ0＝0，水中nh2po4?

＝0.1449mol/l，nhpo

42

?

＝0.0309mol/l，取cca

2+

＝4*10

?5mol/l；k[cahpo4]＝nhpo

42

?

*nca

2+

＝1.24*10

?5＞k

sp

[cahpo4]＝1.0*10

?7；所以步骤4中生成的固体沉淀主要为cahpo4沉淀，其浓度变化如附图3所示，ph＝6.2时，氨氮＝345mg/l、磷酸盐＝1320mg/l、镁离子＝844mg/l、氟离子＝29.1mg/l，沉淀物的组成如表2所示，其中cahpo4·

2h2o含量最高，达到16.9g，纯度78％，p2o5含量及含氟率满足饲料级磷酸氢钙生产标准(gb/t 22549—2017)。

[0068]

表2

[0069][0070]

步骤5)中第二竖流斜板沉淀池16的表面负荷为0.5

?

0.8m3/m2·

h，第二污泥池26中经压滤后含水率为52％。

[0071]

步骤6)渗沥液反应时间为10

?

15min。投加片碱使渗滤ph＝8.5

?

9.5，因未外源添加ca

2+

，所以ph＝6.0

?

6.5至ph＝8.5

?

9.5阶段磷酸根不会被ca

2+

消耗，而k[mgnh4po4]＝npo

43

?

*nmg

2+

*nnh

4+

＝2.68*10

?5＞k

sp，mgnh4po4

＝2.5

×

10

?

13

，所以该阶段溶液中的po

43

?

、nh

4+

、mg

2+

会主要生成mgnh4po4沉淀map，其浓度变化如附图4所示，ph＝8.5时，氨氮＝8.24mg/l、磷酸盐＝309mg/l、镁离子＝70.1mg/l、氟离子＝27mg/l，沉淀物的组成如表3所示，其中mgnh4po4·

6h2o含量最高，达到5.05g，纯度46％。

[0072]

表3

[0073][0074]

步骤7)中pam用量是在100m3/h渗沥液中加入2.4kg pam。

[0075]

步骤8)中第三竖流斜板沉淀池19的表面负荷为0.7

?

1.0m3/m2·

h，第三污泥池27中沉淀物经压滤后含水率为48％。

[0076]

步骤9)渗沥液反应时间为10

?

15min。在ph＝11.5

?

12.5时，δ3＝0，δ2＝0，δ1＝

0.13503，δ0＝0.86497；水中，nhpo4?

＝0.0237mol/l，npo

43

?

＝0.1521mol/l，cca

2+

＝0.0369mol/l；k[cahpo4]＝nhpo

42

?

*nca

2+

＝8.7*10

?4＞k

sp

[cahpo4]＝1.0*10

?7，k[ca3(po4)2]＝n(po

43

?

)2*n(ca

2+

)3＝1.16*10

?6＞k

sp

[ca3(po4)2]＝2.0*10

?

29

；即系统中磷酸盐主要为ca3(po4)2沉淀，其浓度变化如附图5所示，ph＝12.5时，氨氮＝3.92mg/l、磷酸盐＝0.41mg/l、镁离子＝0.028mg/l、氟离子＝2.84mg/l，沉淀物的组成如表4所示。

[0077]

表4

[0078][0079]

步骤10)中第四竖流斜板沉淀池21的表面负荷为0.6

?

0.9m3/m2·

h，第四污泥池28中沉淀物经压滤后含水率为53％。

[0080]

步骤11)中硫酸质量分数为98％。

[0081]

步骤12)中次氯酸钠naclo投加量与超标的氨氮的摩尔比为nclo

?

：nnh

4+

＝2.5：1。

[0082]

步骤14)水质分析仪11能快速反应水质的氨氮、总磷浓度，无需对水质进行消解。

[0083]

实施例1

[0084]

1)某磷石膏堆场渗沥液废水的ph＝2.4，氨氮含量为367mg/l，总磷含量为5103mg/l，镁离子含量为1085mg/l，氟离子含量为1760mg/l，硫酸根离子含量为5980mg/l，钙离子含量为189mg/l，汇于集水池中。流量100m3/h，通过石灰加药罐1将渗沥液调至ph＝3.3，反应20min后，上清液进入下一阶段反应池，此时氨氮、总磷、mg

2+

、f

?

、so

42

?

、ca

2+

的浓度依次342mg/l、4896mg/l、964mg/l、429mg/l、3762mg/l、368mg/l。

[0085]

2)通过石灰加药罐1将上述上清液调至ph＝6.4，继续反应20min，上清液进入下一阶段反应池，此时氨氮、总磷、mg

2+

、f

?

、so

42

?

、ca

2+

的浓度依次316mg/l、986mg/l、844mg/l、28.6mg/l、3573mg/l、2.6mg/l。

[0086]

3)通过氢氧化钠加药罐2将上述上清液调至ph＝8.7，继续10min，经过絮凝池絮凝后，上清液进入下一阶段反应池，此时氨氮、总磷、mg

2+

、f

?

、so

42

?

、ca

2+

的浓度依次7.8mg/l、275mg/l、106mg/l、27.3mg/l、3426mg/l、0.63mg/l。

[0087]

4)通过石灰加药罐1将上述上清液调至ph＝12.1，继续反应15min，上清液进入下一阶段反应池进行ph回调，此时氨氮、总磷、mg

2+

、f

?

、so

42

?

、ca

2+

的浓度依次2.9mg/l、0.37mg/l、0.04mg/l、2.17mg/l、3296mg/l、196mg/l。

[0088]

5)通过硫酸加药罐4投加98wt％硫酸回调渗沥液ph值，调节ph至8，处理后的废水达到《污水综合排放标准》gb8978

?

1996一级排放标准，可以直接外排，此时溶液中固体悬浮物ss、so

42

?

、ca

2+

的浓度依次为11mg/l、4320mg/l、209mg/l。

[0089]

此方法运行效果稳定，运行成本现稳定为6

?

8元/吨污水污水中总磷等物质浓度含量决定其绝对运行成本，处理方法决定其相对运行成本，本申请可在其绝对运行成本基础上将相对运行成本做至最低。技术特征：

1.一种资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，其特征在于：所述资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置包括集水池（12）、自控加药系统、混合沉降系统、清水池（24）以及产物排出系统；所述集水池（12）上设置有与集水池（12）相贯通的进水口；所述集水池（12）通过混合沉降系统与清水池（24）相贯通；所述清水池（24）接入混合沉降系统；所述清水池（24）上设置有与清水池（24）相贯通的出水口；所述自控加药系统以及产物排出系统分别与混合沉降系统相贯通。2.根据权利要求1所述的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，其特征在于：所述混合沉降系统包括第一ph计（6）、第二ph计（7）、第三ph计（8）、第四ph计（9）、第五ph计（10）、第一反应池（13）、第一竖流斜板沉淀池（14）、第二反应池（15）、第二竖流斜板沉淀池（16）、第三反应池（17）、第一絮凝池（18）、第三竖流斜板沉淀池（19）、第四反应池（20）、第四竖流斜板沉淀池（21）、第六反应池（22）以及第七反应池（23）；所述集水池（12）通过第一反应池（13）与第一竖流斜板沉淀池（14）相贯通；所述第一竖流斜板沉淀池（14）的顶部通过第二反应池（15）与第二竖流斜板沉淀池（16）相贯通；所述第二竖流斜板沉淀池（16）的顶部通过第三反应池（17）和第一絮凝池（18）与第三竖流斜板沉淀池（19）相贯通；所述第三竖流斜板沉淀池（19）的顶部通过第四反应池（20）与第四竖流斜板沉淀池（21）相贯通；所述第四竖流斜板沉淀池（21）的顶部通过第六反应池（22）和第七反应池（23）与清水池（24）相贯通；所述清水池（24）接入第三反应池（17）；所述第一竖流斜板沉淀池（14）的底部、第二竖流斜板沉淀池（16）的底部、第三竖流斜板沉淀池（19）的底部以及第四竖流斜板沉淀池（21）的底部分别接入产物排出系统；所述自控加药系统分别接入第一反应池（13）、第二反应池（15）、第三反应池（17）、第一絮凝池（18）、第四反应池（20）、第六反应池（22）以及第七反应池（23）中；所述第一ph计（6）伸入第一反应池（13）中；所述第二ph计（7）伸入第二反应池（15）中；所述第三ph计（8）伸入第三反应池（17）中；所述第四ph计（9）伸入第四反应池（20）中；所述第五ph计（10）伸入第六反应池（22）中。3.根据权利要求2所述的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，其特征在于：所述自控加药系统包括石灰加药罐（1）、氢氧化钠加药罐（2）、pam加药罐（3）、硫酸加药罐（4）以及次氯酸钠加药罐（5）；所述石灰加药罐（1）分别接入第一反应池（13）、第二反应池（15）以及第四反应池（20）中；所述氢氧化钠加药罐（2）接入第三反应池（17）中；所述pam加药罐（3）接入第一絮凝池（18）中；所述硫酸加药罐（4）接入第六反应池（22）中；所述次氯酸钠加药罐（5）接入第七反应池（23）中。4.根据权利要求3所述的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，其特征在于：所述产物排出系统包括第一污泥池（25）、第二污泥池（26）、第三污泥池（27）以及第四污泥池（28）；所述第一污泥池（25）与第一竖流斜板沉淀池（14）的底部相贯通；所述第二污泥池（26）与第二竖流斜板沉淀池（16）的底部相贯通；所述第三污泥池（27）与第三竖流斜板沉淀池（19）的底部相贯通；所述第四污泥池（28）与第四竖流斜板沉淀池（21）的底部相贯通。5.根据权利要求1或2或3或4所述的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置，其特征在于：所述资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置还包括设置在清水池（24）内部的水质分析仪（11）。6.一种基于如权利要求5所述的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置对磷石膏渗沥液的处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）将酸性磷石膏堆场渗沥液输送至集水池（12）中；2）将集水池（12）中的渗沥液输送至第一反应池（13）中，同时采用第一ph计（6）实时监测第一反应池（13）中ph值，并根据第一ph计（6）的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐（1）向第一反应池（13）中投加石灰直至渗沥液的ph=3.0

?

3.5，并得到含有固体沉淀的渗沥液；3）将步骤2）得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第一竖流斜板沉淀池（14），得沉淀物质以及上清液；将沉淀物质通过立式离心泵收集于第一污泥池（25），上清液进入步骤4）；4）将步骤3）中上清液输送至第二反应池（15），通过第二ph计（7）实时监测第二反应池（15）中ph值，并根据第二ph计（7）的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐（1）向第二反应池（15）投加石灰直至溶液ph=6

?

6.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；5）将步骤4）得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第二竖流斜板沉淀池（16），得沉淀物质以及上清液，将沉淀物质通过立式离心泵收集于第二污泥池（26），上清液进入步骤6）；6）将步骤5）中上清液输送至第三反应池（17）中，采用第三ph计（8）实时监测第三反应池（17）中ph值，并根据第三ph计（8）的实时监测所得到的ph值控制氢氧化钠加药罐（2）向第三反应池（17）投加氢氧化钠直至溶液ph=8.5

?

9.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；7）将步骤6）得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第一絮凝池（18），通过pam加药罐（3）向第一絮凝池（18）中投加pam药剂使固体沉淀团聚，得到含有固体沉淀的渗沥液；8）将步骤7）得到的含有固体沉淀的渗沥液输送至第三竖流斜板沉淀池（19），得沉淀物质以及上清液，沉淀物质通过立式离心泵收集于第三污泥池（27），上清液进入步骤9）；9）将步骤8）中上清液输送至第四反应池（20），采用第四ph计（9）实时监测第四反应池（20）中ph值，并根据第四ph计（9）的实时监测所得到的ph值控制石灰加药罐（1）向第四反应池（20）投加石灰直至溶液ph=11.5

?

12.5，得到含有固体沉淀的渗沥液；10）将步骤9）中含有固体沉淀的渗沥液输送至第四竖流斜板沉淀池（21），得沉淀物质以及上清液，沉淀物质通过立式离心泵收集于第四污泥池（28），上清液进入步骤11）；11）将步骤10）得到的上清液输送至第六反应池（22），采用第五ph计（10）实时监测第六反应池（22）中ph值，并根据第五ph计（10）的实时监测所得到的ph值控制硫酸加药罐（4）向第六反应池（22）中投加硫酸直至溶液ph=6

?

9；12）将步骤11）中的上清液输送至第七反应池（23），判断第七反应池（23）中的上清液的氨氮是否超出排放标准，若是，则通过次氯酸钠加药罐（5）向第七反应池（23）中投加次氯酸钠直至第七反应池（23）中的上清液的氨氮达到排放标准后通过出水口外排；若否，则进行步骤13）；13）将步骤12）中溶液输送至清水池（24），通过水质分析仪（11）实时监测清水池（24）中溶液中磷酸盐是否达到外排标准；若磷酸盐超标，则溶液输送至第三反应池（17）中重复步骤6）至步骤12）直至磷酸盐达到外排标准后通过出水口外排；若磷酸盐达到外排标准，则直接通过出水口外排。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中酸性磷石膏堆场渗沥液中氨氮含量为100

?

500mg/l，磷酸盐含量为4000

?

10000mg/l，氟离子含量为100

?

2000mg/l，镁离子含量为500

?

1500mg/l。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中将集水池（12）中的渗沥液输

送至第一反应池（13）中的反应时间是15

?

30min；所述步骤4）中将步骤3）中上清液输送至第二反应池（15）中的反应时间是15

?

30min；所述步骤6）中将步骤5）中上清液输送至第三反应池（17）中的反应时间是10

?

15min；所述步骤9）中将步骤8）中上清液输送至第四反应池（20）中固定反应时间是10

?

15min。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中第一竖流斜板沉淀池（14）的表面负荷为0.5

?

0.8m3/m2·

h；所述步骤5）中第二竖流斜板沉淀池（16）的表面负荷为0.5

?

0.8m3/m2·

h；所述步骤8）中第三竖流斜板沉淀池（19）的表面负荷是0.7

?

1.0m3/m2·

h；所述步骤10）中第四竖流斜板沉淀池（21）的表面负荷是0.6

?

0.9m3/m2·

h。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤7）中pam用量是在100m3/h渗沥液中加入2.4kg pam；所述步骤11）中硫酸质量分数为98%；所述步骤12）中次氯酸钠投加量与步骤11）中的上清液的氨氮的摩尔比为nclo

?

：nnh

4+

=2.5：1。

技术总结

本发明属于工业污水处理技术领域，涉及一种资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置和处理方法，资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置包括集水池、自控加药系统、混合沉降系统、清水池以及产物排出系统；集水池上设置有与集水池相贯通的进水口；集水池通过混合沉降系统与清水池相贯通；清水池接入混合沉降系统；清水池上设置有与清水池相贯通的出水口；自控加药系统以及产物排出系统分别与混合沉降系统相贯通。本发明提供了一种N、P、F元素分开沉淀析出，无固体废弃物产生以及可达到资源化回收利用目的的资源化回收磷石膏渗沥液的处理装置和处理方法。方法。方法。

技术研发人员：周正 陆亚超 占伟 杜冬云 祝国亮

受保护的技术使用者：湖北美辰环保股份有限公司

技术研发日：2020.12.13

技术公布日：2021/7/15